JP6289136B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに用いられる現像装置現像装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a developing device and a developing device used therefor.
従来の現像装置において、現像スリーブは長手方向両端で回転可能に支持されている。このため、現像スリーブの撓んだ際に、現像スリーブの長手方向中央部のS−Dギャップ(現像スリーブと感光ドラムとの間の距離)が広くなってしまう。これにより、感光ドラムの長手方向両端部側の画像濃度が低下してしまうことがある。 In the conventional developing device, the developing sleeve is rotatably supported at both ends in the longitudinal direction. For this reason, when the developing sleeve is bent, the SD gap (distance between the developing sleeve and the photosensitive drum) at the center in the longitudinal direction of the developing sleeve is widened. As a result, the image density at both ends in the longitudinal direction of the photosensitive drum may be lowered.
そこで特許文献1では、現像スリーブの凹凸形状の凹部の深さを長手方向両端部ほど深くしている。これにより、長手方向両端部側のトナーの担持量を多くして、長手方向両端部側の画像濃度が低下を抑制している。
Therefore, in
しかし、2成分現像方式の現像装置においては、感光ドラム内のマグネットロール(磁石部材)のカット極に近い位置に現像剤規制部材を備えている。現像剤規制部材は、平板形状のブレードであることが多い。また、現像剤規制部材は、省スペース化、少部品点数化のために強固に支持されず、撓みが発生しやすくなっている。このため、磁性素材を用いた簡易的な現像剤規制部材は、カット極に引き寄せられてしまう。 However, in a two-component developing type developing device, a developer regulating member is provided at a position near the cut pole of a magnet roll (magnet member) in the photosensitive drum. In many cases, the developer regulating member is a flat blade. Further, the developer regulating member is not firmly supported in order to save space and reduce the number of parts, and is likely to bend. For this reason, a simple developer regulating member using a magnetic material is attracted to the cut pole.
そして、現像剤規制部材は、支持部から遠いほど現像スリーブへ近づくため、S−Bギャップ(現像スリーブと現像剤規制部材との距離)が狭くなってしまう。このため、現像剤スリーブ(現像剤担持体)上の長手方向中央部におけるM/S(単位面積当たりの現像剤重量)が少なくなり、感光ドラムへと現像することができるトナー量が低下してしまう。 And since a developer control member approaches a development sleeve, so that it is far from a support part, SB gap (distance of a development sleeve and a developer control member) will become narrow. For this reason, the M / S (developer weight per unit area) in the central portion in the longitudinal direction on the developer sleeve (developer carrier) decreases, and the amount of toner that can be developed on the photosensitive drum decreases. End up.
そこで本発明は、磁石部材に現像剤規制部材が引き寄せられ、現像スリーブと現像剤規制部材との距離が狭くなったとしても、出力画像の濃度ムラを抑制できる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a developing device and an image forming apparatus capable of suppressing density unevenness of an output image even when the developer regulating member is attracted to the magnet member and the distance between the developing sleeve and the developer regulating member becomes narrow. For the purpose.
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に配置され、磁力によって前記2成分現像剤を前記現像剤担持体上に担持する磁石部材と、磁性材料で形成され、長手方向端部で固定されており、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、前記現像剤担持体は表面に溝が形成されており、前記溝は前記現像剤担持体の長手方向中央に向かって現像剤の搬送力が高くなる形状であり、前記溝の回転方向上流側の溝壁面の角度は、前記現像剤担持体の長手方向中央に向かって大きくなっていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a developing device and an image forming apparatus according to the present invention includes a developer carrying member carrying a two-component developer composed of a toner and a carrier, and an interior of the developer carrying member. The developer on the developer carrier is formed of a magnetic member and a magnetic material that are magnetically supported on the developer carrier by magnetic force, and is fixed at a longitudinal end. A developer regulating member that regulates the layer thickness of the developer carrying member, wherein the developer carrying member has a groove formed on a surface thereof, and the groove extends toward the center in the longitudinal direction of the developer carrying member. shape der the conveying force increases in is, the angle of the groove wall surface of the upstream side in the rotational direction of the groove, characterized in that it increases toward the longitudinal center of the developer carrying member.
本発明によれば、磁石部材に現像剤規制部材が引き寄せられ、現像スリーブと現像剤規制部材との距離が狭くなったとしても、出力画像の濃度ムラを抑制できる According to the present invention, even when the developer regulating member is attracted to the magnet member and the distance between the developing sleeve and the developer regulating member becomes narrow, the density unevenness of the output image can be suppressed.
[第1参考例]
現像装置及び画像形成装置の第1参考例について、図を用いて説明する。図1は画像形成装置100の構成図である。図2は画像形成装置100の画像形成部の構成図である。
[ First Reference Example ]
A first reference example of the developing device and the image forming apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the
図1、図2に示すように、画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各画像形成部PY、PM、PC、PKを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
各画像形成部PY〜PKにおいて、帯電ローラ2によって帯電された感光ドラム(像担持体)1は、露光装置3により画像情報信号に応じて露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像装置4により各色のトナー像として現像される。各色のトナー像は、中間転写ベルト51と感光ドラム1とが当接する1次転写部(一次転写ニップ)T1において、一次転写部材52によって中間転写ベルト51に重ねて一次転写される。一次転写後に感光ドラム1に残留した残留トナーは、クリーニング装置7によって回収される。
In each of the image forming units PY to PK, the photosensitive drum (image carrier) 1 charged by the
一方、カセット9に収容されているシートSは、ピックアップローラ10a、搬送ローラ10b、10c、レジストローラ10dによって、中間転写ベルト51と二次転写部材53とが当接する二次転写部(ニップ部)T2に搬送される。シートSは、二次転写部T2にて、トナー像を二次転写され、定着装置6にて加熱加圧されてトナー像を定着され、装置本体外へ排出される。二次転写後に中間転写ベルト51に残留した残留トナーは、中間転写体クリーナ54によって回収される。
On the other hand, the sheet S accommodated in the
(現像装置4)
図3は本参考例にかかる現像装置4の構成図である。図2、図3に示すように、現像装置4は、現像容器41、現像スリーブ(現像剤担持体)44を備えている。を有する。
(Developing device 4)
FIG. 3 is a configuration diagram of the developing
現像容器41は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える2成分現像剤を収容する。現像容器41の内部は、隔壁41cによって現像室41aと攪拌室41bとに区画されている。現像容器41内の現像剤は、搬送スクリュー41d、41eにより、攪拌、搬送され、隔壁41cの長手方向両端部(図3中左側及び右側)に設けられた受け渡し部41f、41gを通して、現像室41aと攪拌室41bを循環する。
The developing
現像スリーブ44は、非磁性材料で構成されている。現像スリーブ44の内部には、周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール(磁石部材)44aが固定されている。現像室41a内の現像剤は、マグネットロール44aの発生する磁界により現像スリーブ44上(現像剤担持体上)に所定の量が担持される。そして、現像スリーブ44が回転することによって、現像剤規制部材42によって層厚を規制され、感光ドラム1と対向する現像領域へと搬送される。
The developing
現像領域で、現像スリーブ44上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成し、トナーを感光ドラム1に供給し、感光ドラム1上の静電潜像をトナー像として現像する。現像領域を通過した後に現像スリーブ44上に残った現像剤は、更に現像スリーブ44が回転することによって現像室41aに戻る。
In the developing area, the developer on the developing
現像剤規制部材42は、磁性材料で円筒状に形成されており、マグネットロール44aのカット極N1に対向した位置に配置されている。図4に示すように、現像剤規制部材42は、現像スリーブ44の画像形成領域外で、中空円筒状の現像剤規制部材担持部42aにより長手方向端部を担持されている。
The
現像剤規制部材42は、カット極N1に引き付けられて現像スリーブ44側に撓む。現像剤規制部材担持部42aによって固定された両端部から、固定されていない中央部に向かって、撓みが大きくなり、中央部ほどS−Bギャップ(現像スリーブ44と現像剤規制部材42との距離)が狭くなる。
The
図3、図4に示すように、現像スリーブ44の表面には、画像形成領域に対応した幅において、凹状の溝44bが形成されている。溝44bにマグネットロール44aによって磁気穂を形成した現像剤が嵌まることで搬送力を得て、現像スリーブ44の回転によって搬送される。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
ここで、S−Bギャップが狭くなる中央部ほど現像スリーブ44上のM/S(単位面積当たりの現像剤重量)が少なくなる。溝44bの形状が長手方向に均一な場合、現像スリーブ44上の長手方向のどの位置においても周方向の搬送力は均一である。そのため、感光ドラム1上へ現像するトナー量に偏りが生じ、濃度ムラが発生してしまう。
Here, M / S (developer weight per unit area) on the developing
そこで、ここでは、両端部から中央部に向かって溝44bの深さが深くなるようにした構成を用いる。これにより、現像スリーブ44の中央部ほど表面の搬送性が高くなり、S−Bギャップが狭くなることによる中央部のM/Sの減少を相殺でき、現像スリーブ44の長手方向において均一に現像剤を搬送することができる。
Therefore, here , a configuration is used in which the depth of the
長手方向における溝44bの深さは、現像剤規制部材42の長手方向の撓み量分布に対応している事が好ましい。すなわち、現像剤規制部材42の撓み量が大きくS−Bギャップが狭くなっているほど、溝44bを深くする。現像剤規制部材42の撓み量分布は、マグネットロール44aのカット極N1の磁力と現像剤規制部材42の磁性、位置関係、剛性、及び現像剤規制部材担持部の担持長さ等によって決定される。そのため、溝44bの深さ形状も上述の構成によって最適なプロファイルにする。
The depth of the
現像スリーブ44の溝44bは、エッチングによって形成される。まず、現像スリーブ44端部の鏡面部分、及び浅い溝44bを作成する部分(両端側)にレジストを付着させる。そして、エッチング液によってエッチングされることでレジストを付着させていない部分に凹状の溝が形成される。この動作を、レジストを剥がす位置を中央から端部側へ変更しながら複数回繰り返す。これにより、溝44bは、長手方向において端部から中央へ徐々に深くなる。
The
図5(a)は現像剤規制部材42の長手方向の位置を示す図である。図5(b)は現像剤規制部材42の撓み量の分布図である。図6(a)は溝44bの深さと現像スリーブ44上のM/Sの関係を示す図である。図6(b)はS−Bギャップと現像スリーブ44上のM/Sの関係を示す図である。図5、図6において、φ20mmの現像スリーブ44、φ6mmの円柱断面の現像剤規制部材42を用いた。また、カット極N1の法線方向磁束密度600Gとし、現像スリーブ44の中心点と現像剤規制部材42の中心点とを結ぶ直線上にカット極N1の法線方向磁束密度のピークがある構成とした。
FIG. 5A is a view showing the position of the
図5(b)に示すように、現像剤規制部材42の中央部の撓み量は60μmである。画像形成幅端部のS−Bギャップを320μm且つM/S=30mg/cm2とするとき、中央部のS−Bギャップは260μm且つM/S=23mg/cm2である。図5(b)、図6(a)(b)を用いることで、現像スリーブ44上のM/Sを長手方向で均一にするための、現像剤規制部材42の撓み量と溝44bの深さとの関係がわかる。
As shown in FIG. 5B, the deflection amount of the central portion of the
現像スリーブ44端部の溝44bの深さを40μm且つM/S=30mg/cm2としたとき、S−Bギャップの最近接部(現像スリーブ44の中央)付近の溝44bの深さを100μmとした。これにより、中央部の溝44bの深さを100μmにすることによって、40μmの深さに対して6mg/cm2強M/Sが増加する。これによって、撓みによってS−Bギャップが狭くなっても、中央部のM/Sを端部と同等の29mg/cm2まで引き上げることができる。
When the depth of the
現像スリーブ44上のM/Sは、長手方向全体で29〜32mg/cm2の範囲に収まり、略均一となる。このことから、現像剤規制部材42の撓み量、S−Bギャップに応じて、現像スリーブ44表面の溝44bの深さを最適化することで、濃度ムラを改善することができた。つまり、マグネットロール44aに現像剤規制部材42が引き寄せられ、S−Bギャップが狭くなったとしても、出力画像の濃度ムラを抑制できる。
The M / S on the developing
溝44bを設けた現像スリーブ44は、ブラスト方式の現像スリーブと比較して耐久性が高い。このため、現像スリーブ44と現像剤との摺擦等による搬送性能の低下を抑制でき、長期にわたって画像濃度ムラのない高品質、高画質の画像を提供できる。
The developing
[第1実施形態]
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第1実施形態について図を用いて説明する。上記第1参考例と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図7は本実施形態の現像スリーブ44の構成図である。
First Embodiment
Next a first embodiment of a developing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. FIG. 7 is a configuration diagram of the developing
図7に示すように、本実施形態の現像スリーブ44は、上記実施形態の現像スリーブ44の溝44bに変えて、溝44cを設けたものである。溝44cは、長手方向両端側ほど現像スリーブ44の回転方向上流側の溝壁面44c1の溝底面44c2に対する溝壁面角度αが小さく、長手方向中央部ほど角度αが大きくなっている。
As shown in FIG. 7, the developing
回転方向上流側の溝壁面44c1の角度αを小さくすることで、現像スリーブ44の回転によって磁気穂に働く周方向の力(搬送力)を小さくすることができる。すなわち、溝44cは、上記第1参考例の溝44bのように深さを変えることに変えて、角度αを変えることで、現像剤の搬送量を長手方向で均一にすることができる。
By reducing the angle α of the groove wall surface 44c1 on the upstream side in the rotation direction, the circumferential force (conveying force) acting on the magnetic spikes by the rotation of the developing
図8は溝壁面44c1の角度αに対する搬送した時のM/Sを示す図である。100mm〜250mmまでの中央部の角度αは70度とし、M/Sを30mg/cm2前後に合わせる。0mm〜40mmまでの端部側の角度αは40度とし、40mm〜100mmの角度αは60度とし、250mm〜280mmの角度αは60度、280mm〜310mmの端部側の角度は40度とした。 FIG. 8 is a diagram showing M / S when the groove wall surface 44c1 is conveyed with respect to the angle α. The angle α of the central part from 100 mm to 250 mm is 70 degrees, and the M / S is adjusted to around 30 mg / cm 2 . The angle α on the end side from 0 mm to 40 mm is 40 degrees, the angle α from 40 mm to 100 mm is 60 degrees, the angle α from 250 mm to 280 mm is 60 degrees, and the angle α on the end side from 280 mm to 310 mm is 40 degrees. did.
このように、長手方向で現像スリーブ44の搬送力に差を設けることで、現像スリーブ44上のM/Sは、長手方向全体で27.5〜31.5mg/cm2の範囲に収まり、略均一となった。このように、現像剤規制部材42の撓み量、S−Bギャップに応じて、回転方向上流側の溝壁面44c1の角度αを最適化することで、濃度ムラを改善することができた。
Thus, by providing a difference in the conveying force of the developing
溝44cは、エッチングによって形成される。回転方向上流側のマスクを徐々に後退させて複数回エッチングを行うことで、溝壁面44c1を細かい階段状に形成することで角度αを付けている。
The
[第2参考例]
次に現像装置及び画像形成装置の第2参考例について図を用いて説明する。上記第1参考例と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図9は本参考例の現像スリーブ44の構成図である。
[ Second Reference Example ]
Next, a second reference example of the developing device and the image forming apparatus will be described with reference to the drawings. The same parts as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. FIG. 9 is a configuration diagram of the developing
図9に示すように、本参考例の現像スリーブ44は、上記第1参考例の溝44bに変えて、溝44dを設けたものである。溝44dは、長手方向中央部ほど溝本数を多く配置している。つまり、長手方向中央部ほど、現像スリーブ44の周方向の溝44dの間隔が狭くなっている。
As shown in FIG. 9, the developing
図10は溝44dの本数に対する搬送した時のM/Sを示す図である。本参考例では、中央から端部まで延びる溝44dの長手方向の幅の長さを3段階に設定し、中央からの距離に応じて現像スリーブ44の1周に対する溝44dの本数が中央程多く、端部ほど少なくなるようにしている。よって、中央部の溝44dの本数は端部に対して3倍になり、中央部において高い搬送力が得られる。
FIG. 10 is a diagram showing M / S when transported with respect to the number of grooves 44d. In this reference example , the length of the width in the longitudinal direction of the groove 44d extending from the center to the end is set in three stages, and the number of grooves 44d with respect to one circumference of the developing
具体的には、長手方向における溝44dの本数は、0mm〜30mmは30本/周、30mm〜80mmは60本/周、80mm〜270mmの中央部は90本/周、270mm〜290mmは60本/周、290mm〜310mmは30本/周とした。長手方向において左右対称になっていないのは、現像剤規制部材42の撓み量、S−Bギャップに応じて溝44dの本数を最適化しているためである。
Specifically, the number of grooves 44d in the longitudinal direction is 30 / round for 0 mm to 30 mm, 60 / round for 30 mm to 80 mm, 90 / round for the central portion of 80 mm to 270 mm, and 60 for 270 mm to 290 mm. / Round, 290 mm to 310 mm was 30 / round. The reason why it is not symmetrical in the longitudinal direction is that the number of grooves 44d is optimized in accordance with the deflection amount of the
これにより、現像スリーブ44上のM/Sムラは、長手方向全体で28〜31.5mg/cm2の範囲に収まり、略均一となった。このように、現像剤規制部材42の撓み量、S−Bギャップに応じて、溝44dの本数を最適化することで、濃度ムラを改善することができた。
As a result, the M / S unevenness on the developing
[第3参考例]
次に現像装置及び画像形成装置の第3参考例について図を用いて説明する。上記第1参考例と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図11は本参考例の現像スリーブ44の構成図である。
[ Third reference example ]
Next, a third reference example of the developing device and the image forming apparatus will be described with reference to the drawings. The same parts as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. FIG. 11 is a configuration diagram of the developing
図11に示すように、本参考例の現像スリーブ44は、上記第1参考例の溝44bに変えて、溝44eを設けたものである。溝44eは、長手方向中央部は現像スリーブ44の回転軸(長手方向)に対して平行に形成されている。また、溝44eは、端部に向かうにつれて現像剤搬送方向下流側(図11の下方向)に向かって段階的に曲がるように(傾斜するように)形成されている。
As shown in FIG. 11, the developing
このように、現像スリーブ44の軸方向と溝44eの角度を変えることで、上記第1実施形態と同様に、周方向における溝壁面44e1の角度が変わる。これにより、周方向の搬送力を変えることができ、現像剤の搬送量を長手方向で均一にすることができる。
In this way, by changing the angle of the developing
本参考例では、φ20mmの現像スリーブ44、φ6mmの現像剤規制部材42、カット極N1の法線方向磁束密度550Gする。そして、現像スリーブ44の中心点と現像剤規制部材42の中心点とを結ぶ直線上にカット極N1の法線方向磁束密度のピークがある構成とした。ここで、溝44eは、深さ50μm、溝壁面44e1の溝壁面角度αが45°となるV字溝とする。
In the present reference example , the normal direction magnetic flux density 550G of the developing
溝44eと回転軸(長手方向)との角度は、0mm〜40mmまでの端部では60度、40〜100mmは30度、100〜250mmまでの中央部は0度(回転軸と平行)、250〜290mmは30度、290mm〜310mmは60度とした。長手方向において左右対称になっていないのは、現像剤規制部材42の撓み量、S−Bギャップに応じて溝44eと回転軸(長手方向)との角度を最適化しているためである。
The angle between the
このとき、回転軸に対する溝44eの角度(破線)と溝壁面44e1の角度α(実線)に対するM/Sの変化量のグラフを図12に示す。これによって、回転軸に対する溝44eの角度が0°の時のM/Sを28mg/cm2前後としたとき、上記の角度に設定することで、およそ均一なM/S分布を得ることができた。
At this time, FIG. 12 shows a graph of the amount of change in M / S with respect to the angle (broken line) of the
このときの現像スリーブ44上のM/Sムラは、長手で28.0〜30.5mg/cm2となった。このことから、現像剤規制部材42の撓み量、つまりS−Bギャップに応じて、現像スリーブ44表面の溝深さを最適化することで、濃度ムラを改善することができた。
The M / S unevenness on the developing
上述の参考例及び実施形態では、エッチングにて溝を形成したが、本参考例では、引き抜き又は押し出し成型で溝44eを形成する。まず、V字溝を掘るための刃が周上に配置された引き抜き型に、φ20mmのアルミ製の円筒素管(現像スリーブ素管)を回転させながら侵入させる。そして、中央部近傍で回転のみを停止し、その後もう一方の端部に向かって侵入時と逆方向に回転させながら引き抜く。そして、搬送性の必要が無い該円筒素管の両端部の溝を削り取るため、研磨装置を用いて両端部15mmを80〜100μm程度研磨して鏡面処理を行う。
In the reference example and the embodiment described above, the groove is formed by etching. However, in this reference example , the
N1 …カット極
S …シート
1 …感光ドラム
4 …現像装置
41 …現像容器
42 …現像剤規制部材
44 …現像スリーブ
44a …マグネットロール
44b、44c、44d、44e …溝
44c1、44e1 …溝壁面
100 …画像形成装置
N1 ... cut pole S ...
Claims (2)
前記現像剤担持体の内部に配置され、磁力によって前記2成分現像剤を前記現像剤担持体上に担持する磁石部材と、
磁性材料で形成され、長手方向端部で固定されており、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体は表面に溝が形成されており、前記溝は前記現像剤担持体の長手方向中央に向かって現像剤の搬送力が高くなる形状であり、
前記溝の回転方向上流側の溝壁面の角度は、前記現像剤担持体の長手方向中央に向かって大きくなっていることを特徴とする現像装置。 A developer carrying member for carrying a two-component developer comprising a toner and a carrier;
A magnet member disposed inside the developer carrier and carrying the two-component developer on the developer carrier by magnetic force;
In a developing device having a developer regulating member that is formed of a magnetic material and is fixed at an end in a longitudinal direction, and that regulates a layer thickness of the developer on the developer carrying member,
Said developer carrying member has a groove is formed on the surface, the groove Ri shape der the conveying force of the developer becomes higher toward the longitudinal center of the developer carrying member,
The developing device according to claim 1, wherein an angle of the groove wall surface upstream of the groove in the rotation direction is increased toward a center in a longitudinal direction of the developer carrier .
前記像担持体に担持された静電潜像をトナーを用いて現像する請求項1に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying an electrostatic latent image;
An image forming apparatus comprising: the developing device according to claim 1, wherein the electrostatic latent image carried on the image carrier is developed using toner.
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